JPH0911488A - プリントヘッドに対するインク供給装置 - Google Patents
プリントヘッドに対するインク供給装置Info
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- JPH0911488A JPH0911488A JP8064701A JP6470196A JPH0911488A JP H0911488 A JPH0911488 A JP H0911488A JP 8064701 A JP8064701 A JP 8064701A JP 6470196 A JP6470196 A JP 6470196A JP H0911488 A JPH0911488 A JP H0911488A
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- ink
- pressure
- nozzle
- diaphragm
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17503—Ink cartridges
- B41J2/17513—Inner structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17503—Ink cartridges
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェットプリントヘッドのための小型
で安価な背圧調整器を提供する。 【解決手段】 インクを貯えるためのリザーバ110
と、リザーバ110からインクを受け取って、プリント
ヘッド46に送るための背圧調整器20と、リザーバ1
10と圧力調整器20の間に接続されて、インクを圧力
調整器20に送るためのインク導管114を備えた、プ
リントヘッド46にインクを供給するための装置におい
て、リザーバ110が大気圧を超える圧力になること
と、圧力調整器20が約0〜約−7水柱インチの圧力で
インクをプリントヘッド46に送る構成とした。
で安価な背圧調整器を提供する。 【解決手段】 インクを貯えるためのリザーバ110
と、リザーバ110からインクを受け取って、プリント
ヘッド46に送るための背圧調整器20と、リザーバ1
10と圧力調整器20の間に接続されて、インクを圧力
調整器20に送るためのインク導管114を備えた、プ
リントヘッド46にインクを供給するための装置におい
て、リザーバ110が大気圧を超える圧力になること
と、圧力調整器20が約0〜約−7水柱インチの圧力で
インクをプリントヘッド46に送る構成とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、インク・ジェ
ット印刷に関するものであり、とりわけ、インク・ジェ
ット・プリントヘッドへのインクの供給、及び、インク
・ジェット・プリントヘッド内におけるインク圧の制御
に関するものである。
ット印刷に関するものであり、とりわけ、インク・ジェ
ット・プリントヘッドへのインクの供給、及び、インク
・ジェット・プリントヘッド内におけるインク圧の制御
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インク・ジェット・プリンタは、広く受
け入れられている。これらのプリンタついては、Out
put Hardcopy Devices(1988
年にサン・ディエゴのAcademic Pressか
ら刊行、R.C.Durbeck及びS.Sherr
編)第13章のW.J.Lloyd及びH.T.Tau
bによる「Ink−Jet Devices」、及び、
米国特許第4,490,728号に解説がある。インク
・ジェット・プリンタは、質の高い印刷を提供し、コン
パクトで、携帯可能であり、迅速ではあるが、用紙には
インクだけしかぶつからないので、静かに印刷を行う。
インク・ジェット・プリンタ・テクノロジの主たるカテ
ゴリには、連続式インク・ジェット・プリンタ、間欠式
インク・ジェット・プリンタ、及び、ドロップ・オン・
デマンド式インク・ジェット・プリンタが含まれる。ド
ロップ・オン・デマンド式のカテゴリは、さらに、圧電
式インク・ジェット・プリンタ及び熱式インク・ジェッ
ト・プリンタに分類することが可能である。一般的な熱
式インク・ジェット・プリントヘッドは、インク・リザ
ーバから液体インク(すなわち、溶媒中に溶解した、あ
るいは、拡散した着色剤)を受け取るファイアリング室
のアレイを組み込んだ熱式インク・ジェット・プリント
ヘッド基板に取り付けられている、精密に形成されたノ
ズル・アレイを備えている。各室は、ノズルに向かい合
って位置し、それとノズルの間にインクを集めることが
できるようになっている、「ファイアリング抵抗器」と
称する薄膜抵抗器を備えている。電気印刷パルスによっ
てインク・ジェット・ファイアリング抵抗器が加熱され
ると、それに近いインクの小部分が気化し、プリントヘ
ッドからインク小滴が噴射される。適正に配列されたノ
ズルは、ドット・マトリックス・パターンを形成する。
各ノズルの動作に適正な順序づけを施すと、プリントヘ
ッドが用紙を通過するにつれて、用紙上に文字またはイ
メージが形成される。
け入れられている。これらのプリンタついては、Out
put Hardcopy Devices(1988
年にサン・ディエゴのAcademic Pressか
ら刊行、R.C.Durbeck及びS.Sherr
編)第13章のW.J.Lloyd及びH.T.Tau
bによる「Ink−Jet Devices」、及び、
米国特許第4,490,728号に解説がある。インク
・ジェット・プリンタは、質の高い印刷を提供し、コン
パクトで、携帯可能であり、迅速ではあるが、用紙には
インクだけしかぶつからないので、静かに印刷を行う。
インク・ジェット・プリンタ・テクノロジの主たるカテ
ゴリには、連続式インク・ジェット・プリンタ、間欠式
インク・ジェット・プリンタ、及び、ドロップ・オン・
デマンド式インク・ジェット・プリンタが含まれる。ド
ロップ・オン・デマンド式のカテゴリは、さらに、圧電
式インク・ジェット・プリンタ及び熱式インク・ジェッ
ト・プリンタに分類することが可能である。一般的な熱
式インク・ジェット・プリントヘッドは、インク・リザ
ーバから液体インク(すなわち、溶媒中に溶解した、あ
るいは、拡散した着色剤)を受け取るファイアリング室
のアレイを組み込んだ熱式インク・ジェット・プリント
ヘッド基板に取り付けられている、精密に形成されたノ
ズル・アレイを備えている。各室は、ノズルに向かい合
って位置し、それとノズルの間にインクを集めることが
できるようになっている、「ファイアリング抵抗器」と
称する薄膜抵抗器を備えている。電気印刷パルスによっ
てインク・ジェット・ファイアリング抵抗器が加熱され
ると、それに近いインクの小部分が気化し、プリントヘ
ッドからインク小滴が噴射される。適正に配列されたノ
ズルは、ドット・マトリックス・パターンを形成する。
各ノズルの動作に適正な順序づけを施すと、プリントヘ
ッドが用紙を通過するにつれて、用紙上に文字またはイ
メージが形成される。
【0003】従来のインク・ジェット・プリントヘッド
のためのインク供給システムは、「背圧」として知られ
るわずかな真空でインクを送り出すので、インクがノズ
ルから漏出することはない。一般に、このわずかな真空
は、大気圧より約2〜3水柱インチ低い。背圧は、イン
ク・リザーバをプリントヘッドより下に配置して、該シ
ステムがプリントヘッド内部のわずかな真空と平衡をと
るようにすることによって生成することが可能である。
代替案として、バネを用いて、ブラダ・メンブレンを外
側に引っ張り、インク・リザーバ内にわずかな負圧を生
成することによって、わずかな負の背圧を生成すること
も可能である。このアプローチについては、1985年
4月2日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された「I
nk Reservoir With Essenti
ally Constant Negative Ba
ck Pressure」と題する米国特許第4,50
9,602号に記載がある。
のためのインク供給システムは、「背圧」として知られ
るわずかな真空でインクを送り出すので、インクがノズ
ルから漏出することはない。一般に、このわずかな真空
は、大気圧より約2〜3水柱インチ低い。背圧は、イン
ク・リザーバをプリントヘッドより下に配置して、該シ
ステムがプリントヘッド内部のわずかな真空と平衡をと
るようにすることによって生成することが可能である。
代替案として、バネを用いて、ブラダ・メンブレンを外
側に引っ張り、インク・リザーバ内にわずかな負圧を生
成することによって、わずかな負の背圧を生成すること
も可能である。このアプローチについては、1985年
4月2日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された「I
nk Reservoir With Essenti
ally Constant Negative Ba
ck Pressure」と題する米国特許第4,50
9,602号に記載がある。
【0004】今日、最も便利なインク・ジェット・プリ
ントヘッドは「オンボード・インク・リザーバ」を備え
ている。換言すれば、インク・リザーバがプリントヘッ
ドに物理的に取り付けられていて、印刷工程中、プリン
トヘッドといっしょに移動する。プリントヘッド及びイ
ンク・リザーバはページを左右に移動するにつれて、イ
ンクは加速、減速を生じ、結果として、プリントヘッド
からインクを放出または噴射することが可能な圧力サー
ジを生じることになる。既知のオンボード・インク供給
の中には、インク・リザーバ内に泡のブロックを設け
て、毛細管作用で背圧を生じさせ、インクが揺れ動いた
り、圧力サージを生じたりするのを防ぐものもある。泡
はインク・リザーバの容積の大部分を占め、従って、イ
ンク・リザーバの収容力が低下する。
ントヘッドは「オンボード・インク・リザーバ」を備え
ている。換言すれば、インク・リザーバがプリントヘッ
ドに物理的に取り付けられていて、印刷工程中、プリン
トヘッドといっしょに移動する。プリントヘッド及びイ
ンク・リザーバはページを左右に移動するにつれて、イ
ンクは加速、減速を生じ、結果として、プリントヘッド
からインクを放出または噴射することが可能な圧力サー
ジを生じることになる。既知のオンボード・インク供給
の中には、インク・リザーバ内に泡のブロックを設け
て、毛細管作用で背圧を生じさせ、インクが揺れ動いた
り、圧力サージを生じたりするのを防ぐものもある。泡
はインク・リザーバの容積の大部分を占め、従って、イ
ンク・リザーバの収容力が低下する。
【0005】インク・ジェット・プリントヘッドには、
「オフ軸インク・リザーバ・システム」を備えるものも
ある。該システムは、小さなたわみ管を用いて、固定イ
ンク・リザーバから移動するプリントヘッドにインクを
輸送する。インクの供給量が少なくなると、ユーザはイ
ンク・リザーバだけを取り替える。オンボード・システ
ムと同様、プリントヘッド及びたわみ管の加速及び減速
によって、プリントヘッドからインクを放出または噴射
する可能性のある圧力サージが生じることになる。
「オフ軸インク・リザーバ・システム」を備えるものも
ある。該システムは、小さなたわみ管を用いて、固定イ
ンク・リザーバから移動するプリントヘッドにインクを
輸送する。インクの供給量が少なくなると、ユーザはイ
ンク・リザーバだけを取り替える。オンボード・システ
ムと同様、プリントヘッド及びたわみ管の加速及び減速
によって、プリントヘッドからインクを放出または噴射
する可能性のある圧力サージが生じることになる。
【0006】プリントヘッドとオフ軸インク・リザーバ
の相対的高さが、インク・ジェット・プリントヘッドの
背圧に影響を及ぼす。既知の多くのシステムでは、イン
ク・ジェット・プリントヘッドにわずかな負圧を生じる
高さに配置された広くて浅いリザーバを用いることによ
って、背圧が設定される。リザーバは浅いので、そのレ
ベルはあまり変化せず、インク・ジェット・プリントヘ
ッドの背圧はあまり変化しない。この構成に関する問題
は、プリンタが傾斜すると、プリントヘッドの動作が中
断する可能性があるということである。もう1つの問題
は、浅いインク・リザーバのインク収容力の低さであ
る。
の相対的高さが、インク・ジェット・プリントヘッドの
背圧に影響を及ぼす。既知の多くのシステムでは、イン
ク・ジェット・プリントヘッドにわずかな負圧を生じる
高さに配置された広くて浅いリザーバを用いることによ
って、背圧が設定される。リザーバは浅いので、そのレ
ベルはあまり変化せず、インク・ジェット・プリントヘ
ッドの背圧はあまり変化しない。この構成に関する問題
は、プリンタが傾斜すると、プリントヘッドの動作が中
断する可能性があるということである。もう1つの問題
は、浅いインク・リザーバのインク収容力の低さであ
る。
【0007】1988年10月24日に公開されたクラ
シマの特公昭63−256451号(特願昭62−91
304号)には、オフ軸インク・リザーバ・システムの
1つに関する記載がある。
シマの特公昭63−256451号(特願昭62−91
304号)には、オフ軸インク・リザーバ・システムの
1つに関する記載がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述の理由から、本発
明の目的は、インク・ジェット・プリントヘッドのため
の小型で安価な背圧調整器を提供することにある。
明の目的は、インク・ジェット・プリントヘッドのため
の小型で安価な背圧調整器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、イ
ンクを貯えるためのリザーバと、リザーバからインクを
受け取って、プリントヘッドに送るための背圧調整器
と、リザーバと圧力調整器の間に接続されて、インクを
圧力調整器に送るためのインク導管を備えた、プリント
ヘッドにインクを供給するための装置において、リザー
バが大気圧を超える圧力になることと、圧力調整器が約
0〜約−7水柱インチの圧力でインクをプリントヘッド
に送ることから構成されることを特徴とするインク供給
装置によって達成される。要するに、概して言えば、本
発明による装置には、リザーバからインクを受け取り、
約−2水柱インチの圧力で従来のプリントヘッドにイン
クを供給するための圧力調整器が含まれている。
ンクを貯えるためのリザーバと、リザーバからインクを
受け取って、プリントヘッドに送るための背圧調整器
と、リザーバと圧力調整器の間に接続されて、インクを
圧力調整器に送るためのインク導管を備えた、プリント
ヘッドにインクを供給するための装置において、リザー
バが大気圧を超える圧力になることと、圧力調整器が約
0〜約−7水柱インチの圧力でインクをプリントヘッド
に送ることから構成されることを特徴とするインク供給
装置によって達成される。要するに、概して言えば、本
発明による装置には、リザーバからインクを受け取り、
約−2水柱インチの圧力で従来のプリントヘッドにイン
クを供給するための圧力調整器が含まれている。
【0010】
【作用】加圧インク供給システムによって、従来用いら
れてきた大きい導管よりも機械的たわみ性の大きい、直
径の小さいインク導管の利用が可能になる。小型製品を
設計する場合、この特徴は大いに重要である。直径の小
さい導管の利用は、また、インクにさらされる導管の表
面積が縮小され、従って、インクの拡散及び水の損失が
減少することも表している。さらに、加圧インク供給シ
ステムによれば、プリンタの設計、及び、プリントヘッ
ドに対するインク・リザーバの位置に関する選択の自由
が増すことになる。リザーバの質量がもはや移動しなく
なるので、プリントヘッド及びキャリッジの慣性質量を
減らすことが可能になる。キャリッジの移動する慣性質
量が減少するので、かなり安価なプリンタの開発が可能
になる。最後に、プリントヘッドは、圧力調整器によっ
て設定された均一な圧力で動作するようにより精密な特
別設計を施すことができるので、印刷の質が向上する。
プリントヘッドは、インク供給量のレベル変動よって圧
力が変化することはない。
れてきた大きい導管よりも機械的たわみ性の大きい、直
径の小さいインク導管の利用が可能になる。小型製品を
設計する場合、この特徴は大いに重要である。直径の小
さい導管の利用は、また、インクにさらされる導管の表
面積が縮小され、従って、インクの拡散及び水の損失が
減少することも表している。さらに、加圧インク供給シ
ステムによれば、プリンタの設計、及び、プリントヘッ
ドに対するインク・リザーバの位置に関する選択の自由
が増すことになる。リザーバの質量がもはや移動しなく
なるので、プリントヘッド及びキャリッジの慣性質量を
減らすことが可能になる。キャリッジの移動する慣性質
量が減少するので、かなり安価なプリンタの開発が可能
になる。最後に、プリントヘッドは、圧力調整器によっ
て設定された均一な圧力で動作するようにより精密な特
別設計を施すことができるので、印刷の質が向上する。
プリントヘッドは、インク供給量のレベル変動よって圧
力が変化することはない。
【0011】本発明の圧力調整器には、プリンタの出力
速度の全範囲、印刷密度の全範囲、及び、インク・リザ
ーバ圧の全範囲にわたって、インク・ジェット・プリン
トヘッドの背圧(すなわち、漏出を防ぐため、プリント
ヘッド内部のインクが保持されるわずかに負のゲージ
圧)を一定の値に保つ、印刷カートリッジ(すなわち、
プリントヘッドを保持し、保護する外部パッケージン
グ)内部に配置された、小型軽量のプラスチック製圧力
調整器が含まれている。圧力調整器は、低摩擦弁、弁に
開力を作用させるためのダイヤフラム、及び、弁に閉力
を作用させるためのバネを備えている。低摩擦弁は、ノ
ズル、弁座、及び、弁座を低摩擦移動させるためのレバ
ーまたは他の装置を備えている。本発明では、高密封圧
を可能にする内径の極めて小さいノズルを利用すること
によって、従来用いられていた逆止め弁に関する密封の
問題が克服される。背圧が設定値圧力(すなわち、イン
クがノズルから漏出しないようにする背圧の所望の値)
に等しい場合にダイヤフラムによって加えられる力、及
び、バネの力は、ノズル内部におけるインクの最大力の
5倍を超える。十分な流量を得るため、本発明では、イ
ンク・リザーバに対してわざと正圧をかけることによっ
て、インク・ジェット・プリントヘッドへの十分な流量
を実現することが可能である。本発明は、オンボード・
インク・リザーバ・システムまたはオフ軸インク・リザ
ーバ・システムを備えたインク・ジェット・プリントヘ
ッドの背圧を調整することが可能である。
速度の全範囲、印刷密度の全範囲、及び、インク・リザ
ーバ圧の全範囲にわたって、インク・ジェット・プリン
トヘッドの背圧(すなわち、漏出を防ぐため、プリント
ヘッド内部のインクが保持されるわずかに負のゲージ
圧)を一定の値に保つ、印刷カートリッジ(すなわち、
プリントヘッドを保持し、保護する外部パッケージン
グ)内部に配置された、小型軽量のプラスチック製圧力
調整器が含まれている。圧力調整器は、低摩擦弁、弁に
開力を作用させるためのダイヤフラム、及び、弁に閉力
を作用させるためのバネを備えている。低摩擦弁は、ノ
ズル、弁座、及び、弁座を低摩擦移動させるためのレバ
ーまたは他の装置を備えている。本発明では、高密封圧
を可能にする内径の極めて小さいノズルを利用すること
によって、従来用いられていた逆止め弁に関する密封の
問題が克服される。背圧が設定値圧力(すなわち、イン
クがノズルから漏出しないようにする背圧の所望の値)
に等しい場合にダイヤフラムによって加えられる力、及
び、バネの力は、ノズル内部におけるインクの最大力の
5倍を超える。十分な流量を得るため、本発明では、イ
ンク・リザーバに対してわざと正圧をかけることによっ
て、インク・ジェット・プリントヘッドへの十分な流量
を実現することが可能である。本発明は、オンボード・
インク・リザーバ・システムまたはオフ軸インク・リザ
ーバ・システムを備えたインク・ジェット・プリントヘ
ッドの背圧を調整することが可能である。
【0012】本発明の圧力調整器には、多くの利点があ
る。該圧力調整器は、小型で、質量が小さいだけではな
く、既知のオフ軸システムを悩ませた問題を解消するの
で、高性能のプリントヘッドによるオフ軸インク・リザ
ーバの利用が可能になる。結果得られる印刷カートリッ
ジは、小型で、質量が小さいので、本発明を取り入れた
プリンタは、小さなパッケージで高性能を備えることが
可能になる。本発明のもう1つの利点は、インク・ジェ
ット・プリントヘッドの背圧が、プリントヘッドの移動
またはプリンタの配向にかかわらず一定のままであるの
で、プリントヘッドは任意の角度または速度で印刷を行
うことが可能であるという点である。さらに、本発明に
よるインク・ジェット・プリントヘッドは、インクの供
給を改善するために、インク・リザーバに加圧しても、
一定のわずかに負の背圧を示すことが可能である。本発
明のもう1つの利点は、プリンタの出力速度の変化、印
刷密度の変化、及び、リザーバの圧力変動に影響されな
いということである。該圧力調整器のもう1つの利点
は、サイズが小さいので、1つの印刷カートリッジに複
数の圧力調整器を配置することができるという点であ
る。この結果、2〜7色(以上)の印刷を行い、2″×
1″×.2″以下の寸法を備えた、コンパクトな多色印
刷カートリッジの構成が可能になる。また、それによっ
て、異なるインク・ジェット・プリントヘッドから噴射
される顔料成分及び安定化成分のような多成分インクを
利用した印刷カートリッジの構成が可能になる。本発明
のもう1つの利点は、ページ幅の印刷カートリッジの端
から端まで多くの圧力調整器を配置することによって、
傾斜に影響されないようにすることが可能である。加圧
インク供給システムの場合、プリントヘッドは、配向に
影響されずに済ますことができ、ページ幅の印刷カート
リッジは、水平であろうと、垂直であろうと、あるい
は、その間であろうと、任意の配向に取り付けることが
可能である。本発明のもう1つの利点は、プリンタが用
いられていない場合には、プリントヘッドに関連した圧
力調整器によってインクの流れが遮断されるので、イン
ク・リザーバの放出または取り外しを行わなくても、印
刷カートリッジからインク・ジェット・プリントヘッド
を取り除くことができるという点である。該圧力調整器
のもう1つの利点は、背圧を一定に保つことができるの
で、印刷においてドット・サイズの変動による条線が生
じないという点である。さらに、該圧力調整器は安価で
ある。
る。該圧力調整器は、小型で、質量が小さいだけではな
く、既知のオフ軸システムを悩ませた問題を解消するの
で、高性能のプリントヘッドによるオフ軸インク・リザ
ーバの利用が可能になる。結果得られる印刷カートリッ
ジは、小型で、質量が小さいので、本発明を取り入れた
プリンタは、小さなパッケージで高性能を備えることが
可能になる。本発明のもう1つの利点は、インク・ジェ
ット・プリントヘッドの背圧が、プリントヘッドの移動
またはプリンタの配向にかかわらず一定のままであるの
で、プリントヘッドは任意の角度または速度で印刷を行
うことが可能であるという点である。さらに、本発明に
よるインク・ジェット・プリントヘッドは、インクの供
給を改善するために、インク・リザーバに加圧しても、
一定のわずかに負の背圧を示すことが可能である。本発
明のもう1つの利点は、プリンタの出力速度の変化、印
刷密度の変化、及び、リザーバの圧力変動に影響されな
いということである。該圧力調整器のもう1つの利点
は、サイズが小さいので、1つの印刷カートリッジに複
数の圧力調整器を配置することができるという点であ
る。この結果、2〜7色(以上)の印刷を行い、2″×
1″×.2″以下の寸法を備えた、コンパクトな多色印
刷カートリッジの構成が可能になる。また、それによっ
て、異なるインク・ジェット・プリントヘッドから噴射
される顔料成分及び安定化成分のような多成分インクを
利用した印刷カートリッジの構成が可能になる。本発明
のもう1つの利点は、ページ幅の印刷カートリッジの端
から端まで多くの圧力調整器を配置することによって、
傾斜に影響されないようにすることが可能である。加圧
インク供給システムの場合、プリントヘッドは、配向に
影響されずに済ますことができ、ページ幅の印刷カート
リッジは、水平であろうと、垂直であろうと、あるい
は、その間であろうと、任意の配向に取り付けることが
可能である。本発明のもう1つの利点は、プリンタが用
いられていない場合には、プリントヘッドに関連した圧
力調整器によってインクの流れが遮断されるので、イン
ク・リザーバの放出または取り外しを行わなくても、印
刷カートリッジからインク・ジェット・プリントヘッド
を取り除くことができるという点である。該圧力調整器
のもう1つの利点は、背圧を一定に保つことができるの
で、印刷においてドット・サイズの変動による条線が生
じないという点である。さらに、該圧力調整器は安価で
ある。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の他の態様及び利点につい
ては、本発明の原理を例示した添付の図面に関連して示
す、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
ては、本発明の原理を例示した添付の図面に関連して示
す、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0014】例示を目的として図面に示すように、本発
明は、プリントヘッドにインクを供給するための装置と
して具現化される。インクは、プリントヘッドに対して
軸から外れるように離し、固定して取り付けられるか、
あるいは、プリントヘッドに内蔵して取り付けられるリ
ザーバに貯えられる。圧力調整器は、インク・リザーバ
からインクを受け取り、約−2〜3水柱インチの圧力で
プリントヘッドに供給する。
明は、プリントヘッドにインクを供給するための装置と
して具現化される。インクは、プリントヘッドに対して
軸から外れるように離し、固定して取り付けられるか、
あるいは、プリントヘッドに内蔵して取り付けられるリ
ザーバに貯えられる。圧力調整器は、インク・リザーバ
からインクを受け取り、約−2〜3水柱インチの圧力で
プリントヘッドに供給する。
【0015】図1を参照すると、参照番号110は、−
2水柱インチ〜大気圧を超える圧力でインクを貯えるイ
ンク・リザーバを示している。該リザーバは、インク導
管114によってプリントヘッド・アセンブリ112に
接続されている。図1に示すプリントヘッド・アセンブ
リは、印刷媒体116にインク小滴を吹き付けている最
中である。
2水柱インチ〜大気圧を超える圧力でインクを貯えるイ
ンク・リザーバを示している。該リザーバは、インク導
管114によってプリントヘッド・アセンブリ112に
接続されている。図1に示すプリントヘッド・アセンブ
リは、印刷媒体116にインク小滴を吹き付けている最
中である。
【0016】図1を詳細に参照すると、インク・リザー
バ110には、不図示の液体インクを収容する変形可能
なバッグ118が含まれている。変形可能なバッグは、
コイル・バネ120の伸張によって下方に押しつけられ
るピストン119によって加圧される。ピストン119
及びバネ120は、重力によって得られるレベルを超え
るレベルまでインクの圧力を上昇させる。30ポンド/
平方インチもの高い動作圧及びわずか−0.1ポンド/
平方インチほどの低い動作圧の試験に成功したが、一般
的なリザーバ圧は、約1ポンド/平方インチになるよう
に意図されている。リザーバ110は、固定取付具12
1によってプリンタ(部分的にしか示されていない)内
に解放可能に保持される。リザーバ用の固定取付具は、
プリントヘッド110と同じレベルに配置することもで
きるし、プリンタの設計による指示に従って、プリント
ヘッドより上または下に配置することも可能である。
バ110には、不図示の液体インクを収容する変形可能
なバッグ118が含まれている。変形可能なバッグは、
コイル・バネ120の伸張によって下方に押しつけられ
るピストン119によって加圧される。ピストン119
及びバネ120は、重力によって得られるレベルを超え
るレベルまでインクの圧力を上昇させる。30ポンド/
平方インチもの高い動作圧及びわずか−0.1ポンド/
平方インチほどの低い動作圧の試験に成功したが、一般
的なリザーバ圧は、約1ポンド/平方インチになるよう
に意図されている。リザーバ110は、固定取付具12
1によってプリンタ(部分的にしか示されていない)内
に解放可能に保持される。リザーバ用の固定取付具は、
プリントヘッド110と同じレベルに配置することもで
きるし、プリンタの設計による指示に従って、プリント
ヘッドより上または下に配置することも可能である。
【0017】図1を参照すると、インク・リザーバ11
0が、2つの導管部分123及び125から構成される
インク導管114によってプリントヘッド・アセンブリ
に接続されている。導管内におけるインクからの水の拡
散を減少させるため、導管の内径は小さく、蒸気伝送速
度は低い。インク導管114には、さらに、インク・リ
ザーバ110及びインク導管の部分123をプリントヘ
ッド・アセンブリ112及び導管125から分離可能に
する機械的結合部分132が含まれている。インク導管
の分離及びインク・リザーバの除去は、動作中、通常は
開いている遮断弁を閉じて実施される。
0が、2つの導管部分123及び125から構成される
インク導管114によってプリントヘッド・アセンブリ
に接続されている。導管内におけるインクからの水の拡
散を減少させるため、導管の内径は小さく、蒸気伝送速
度は低い。インク導管114には、さらに、インク・リ
ザーバ110及びインク導管の部分123をプリントヘ
ッド・アセンブリ112及び導管125から分離可能に
する機械的結合部分132が含まれている。インク導管
の分離及びインク・リザーバの除去は、動作中、通常は
開いている遮断弁を閉じて実施される。
【0018】図1のプリントヘッド・アセンブリ112
は、図2、図3、及び、図4に示す背圧調整器20と、
図2に示すインク・ジェット・プリントヘッド46及び
それに関連したノズル・プレート48から構成される。
圧力調整器20は、インク・リザーバから加圧インクを
受け取り、大気圧より約2〜3インチ低い圧力でプリン
トヘッドに供給する。紙のような印刷媒体116にイン
ク小滴115を噴射しているプリントヘッド(図1には
示されていない)が示されている。
は、図2、図3、及び、図4に示す背圧調整器20と、
図2に示すインク・ジェット・プリントヘッド46及び
それに関連したノズル・プレート48から構成される。
圧力調整器20は、インク・リザーバから加圧インクを
受け取り、大気圧より約2〜3インチ低い圧力でプリン
トヘッドに供給する。紙のような印刷媒体116にイン
ク小滴115を噴射しているプリントヘッド(図1には
示されていない)が示されている。
【0019】プリントヘッド・アセンブリ112は、可
動キャリッジ136内に解放可能に保持されている。可
動キャリッジは、ガイド・レール137に沿って横方向
にスライドする。ガイド・レールは、プリンタにしっか
りと取り付けられている。可動キャリッジは、駆動モー
タ138、プーリ140、及び、接続駆動ベルト141
によって横方向に並進する。駆動モータによって、プリ
ントヘッド・アセンブリ112は、1度に1帯状部分ず
つ印刷媒体116を横方向に移動する。各帯状部分の完
了毎に、2つの用紙送りローラ143によって印刷媒体
がステップ送りされ、1行ずつ、次々と、印刷媒体に帯
状部分が印刷されてゆく。
動キャリッジ136内に解放可能に保持されている。可
動キャリッジは、ガイド・レール137に沿って横方向
にスライドする。ガイド・レールは、プリンタにしっか
りと取り付けられている。可動キャリッジは、駆動モー
タ138、プーリ140、及び、接続駆動ベルト141
によって横方向に並進する。駆動モータによって、プリ
ントヘッド・アセンブリ112は、1度に1帯状部分ず
つ印刷媒体116を横方向に移動する。各帯状部分の完
了毎に、2つの用紙送りローラ143によって印刷媒体
がステップ送りされ、1行ずつ、次々と、印刷媒体に帯
状部分が印刷されてゆく。
【0020】図2及び図3には、印刷カートリッジの内
部に納まり、プリンタの出力速度の全範囲、プリンタの
出力速度変化の全範囲、印刷密度の全範囲、印刷密度変
化の全範囲、及び、インク・リザーバ圧の全範囲にわた
って、背圧を一定に保つ、小型軽量のインク・ジェット
・プリントヘッド用圧力調整器20に関する望ましい実
施例の平面図が示されている。図2及び図3には、ダイ
ヤフラム22、上部ケース24、底部ケース26、及
び、インク・リザーバ・ホース28が示されている。本
発明の望ましい実施例の場合、調整器の全体寸法は、.
6″×.8″×.2″未満である。わずか.3″×.
3″×.1″ほどのバージョン及びおそらくはそれより
小さいバージョンの製造も可能である。他の寸法を備え
たインク・ジェット・プリントヘッド用背圧調整器が、
本発明の範囲から逸脱するということはない。
部に納まり、プリンタの出力速度の全範囲、プリンタの
出力速度変化の全範囲、印刷密度の全範囲、印刷密度変
化の全範囲、及び、インク・リザーバ圧の全範囲にわた
って、背圧を一定に保つ、小型軽量のインク・ジェット
・プリントヘッド用圧力調整器20に関する望ましい実
施例の平面図が示されている。図2及び図3には、ダイ
ヤフラム22、上部ケース24、底部ケース26、及
び、インク・リザーバ・ホース28が示されている。本
発明の望ましい実施例の場合、調整器の全体寸法は、.
6″×.8″×.2″未満である。わずか.3″×.
3″×.1″ほどのバージョン及びおそらくはそれより
小さいバージョンの製造も可能である。他の寸法を備え
たインク・ジェット・プリントヘッド用背圧調整器が、
本発明の範囲から逸脱するということはない。
【0021】図2及び図3には、背圧調整器20の異な
る2つの角度からの分解図が示されている。上部ケース
24及び底部ケース26を分離することによって、ダイ
ヤフラム・ピストン32を支持するヒンジ40及び弁座
34を備えたレバー38が現れている。弁座34のアラ
イメントをとることによって、インク・リザーバ・ホー
ス28からインクを受け取るノズル54を通るインクの
流れを遮断することが可能になる。(図4を参照された
い。)ダイヤフラム22及びノズル54内部のインクに
よって、レバー38を押し下げると、弁座34がノズル
54から押し離される。底部ケース26内部のバネ36
によって、レバー38を押し上げると、弁座34がノズ
ル54に向かって押される。本発明の望ましい実施例の
場合、背圧調整器20は、インク・ジェット・プリント
ヘッド46に取り付けられており、インクは、インク送
りスロット44を通って、底部ケース26からインク・
ジェット・プリントヘッド46に移動する。
る2つの角度からの分解図が示されている。上部ケース
24及び底部ケース26を分離することによって、ダイ
ヤフラム・ピストン32を支持するヒンジ40及び弁座
34を備えたレバー38が現れている。弁座34のアラ
イメントをとることによって、インク・リザーバ・ホー
ス28からインクを受け取るノズル54を通るインクの
流れを遮断することが可能になる。(図4を参照された
い。)ダイヤフラム22及びノズル54内部のインクに
よって、レバー38を押し下げると、弁座34がノズル
54から押し離される。底部ケース26内部のバネ36
によって、レバー38を押し上げると、弁座34がノズ
ル54に向かって押される。本発明の望ましい実施例の
場合、背圧調整器20は、インク・ジェット・プリント
ヘッド46に取り付けられており、インクは、インク送
りスロット44を通って、底部ケース26からインク・
ジェット・プリントヘッド46に移動する。
【0022】背圧調整器20の望ましい実施例では、調
整器20に取り付けられたオフ軸インク・リザーバから
インク・リザーバ・ホース28を介してプリントヘッド
46に送り込まれるインクの流量を制御することによっ
てプリントヘッド46の背圧が制御される。通常、プリ
ントヘッドへのインクの流れは遮断されている。インク
・ジェット・プリントヘッド46の背圧が、望ましい実
施例の場合−2水柱インチである設定値背圧より下がる
と、ダイヤフラム22によって、バネ36の上方への力
を超える下方への力がダイヤフラム・ピストン32に加
えられ、ダイヤフラム・ピストン32、レバー38、及
び、弁座34が下方に回転する。弁座34は、下方に回
転すると、ノズル54から離れ、インクがそれを通っ
て、底部ケース26に流入することが可能になる。イン
ク・ジェット・プリントヘッド46の背圧が設定値圧力
を超えると、バネ36によって加えられる力の大きさ
は、ダイヤフラム22及びノズル54内のインクによっ
て加えられる力の大きさを超えることになる。このた
め、弁座34は上方に回転し、ノズル54を通るインク
の流れを遮断する。
整器20に取り付けられたオフ軸インク・リザーバから
インク・リザーバ・ホース28を介してプリントヘッド
46に送り込まれるインクの流量を制御することによっ
てプリントヘッド46の背圧が制御される。通常、プリ
ントヘッドへのインクの流れは遮断されている。インク
・ジェット・プリントヘッド46の背圧が、望ましい実
施例の場合−2水柱インチである設定値背圧より下がる
と、ダイヤフラム22によって、バネ36の上方への力
を超える下方への力がダイヤフラム・ピストン32に加
えられ、ダイヤフラム・ピストン32、レバー38、及
び、弁座34が下方に回転する。弁座34は、下方に回
転すると、ノズル54から離れ、インクがそれを通っ
て、底部ケース26に流入することが可能になる。イン
ク・ジェット・プリントヘッド46の背圧が設定値圧力
を超えると、バネ36によって加えられる力の大きさ
は、ダイヤフラム22及びノズル54内のインクによっ
て加えられる力の大きさを超えることになる。このた
め、弁座34は上方に回転し、ノズル54を通るインク
の流れを遮断する。
【0023】ダイヤフラム・カバー30がダイヤフラム
22を保護している。ダイヤフラム・カバー30を通る
注入ホール52は、ダイヤフラム22に空気を吹き付け
て、曲げ、空気が自由にダイヤフラムまで流れることが
できるようにすることによって、調整器への注入を可能
にする。レバー・スタンド・オフ43によっって、レバ
ー38がケースから離れた状態に保持される。
22を保護している。ダイヤフラム・カバー30を通る
注入ホール52は、ダイヤフラム22に空気を吹き付け
て、曲げ、空気が自由にダイヤフラムまで流れることが
できるようにすることによって、調整器への注入を可能
にする。レバー・スタンド・オフ43によっって、レバ
ー38がケースから離れた状態に保持される。
【0024】ダイヤフラム・カバー30、上部ケース2
4、底部ケース26、ダイヤフラム・ピストン32、レ
バー38、及び、ノズル34は、安価な製造プロセス
(例えば、射出成形)によって、インク・ジェット・プ
リンタのインクに耐える安価で軽量な材料(例えば、熱
可塑材)から作られる。レバー38とダイヤフラム・ピ
ストン32を組み合わせた重量は、最大ダイヤフラム力
の10%未満が理想である。レバー/ダイヤフラム・ピ
ストンの組み合わせは、重量及び浮力による配向に依存
した力を最小限にとどめるため、インク内において中立
の浮力を示すことが理想である。弁座34は、柔軟な弾
性材料(例えば、シリコン・ゴム)から作られるので、
ノズル54との漏れの無いシールを形成する。バネ36
は、ステンレス鋼または成形プラスチックで構成するの
が最良である。
4、底部ケース26、ダイヤフラム・ピストン32、レ
バー38、及び、ノズル34は、安価な製造プロセス
(例えば、射出成形)によって、インク・ジェット・プ
リンタのインクに耐える安価で軽量な材料(例えば、熱
可塑材)から作られる。レバー38とダイヤフラム・ピ
ストン32を組み合わせた重量は、最大ダイヤフラム力
の10%未満が理想である。レバー/ダイヤフラム・ピ
ストンの組み合わせは、重量及び浮力による配向に依存
した力を最小限にとどめるため、インク内において中立
の浮力を示すことが理想である。弁座34は、柔軟な弾
性材料(例えば、シリコン・ゴム)から作られるので、
ノズル54との漏れの無いシールを形成する。バネ36
は、ステンレス鋼または成形プラスチックで構成するの
が最良である。
【0025】図4には、ノズル54及び弁座34を含む
背圧調整器20の断面が示されている。図4の場合、弁
座34はノズル54からのインクの流れを遮断してい
る。ダイヤフラム22によってレバー38が回転する
と、弁座34はノズル54から離れ、インクが底部ケー
ス26に流れ込み、スロット44を通ってプリントヘッ
ド46に流入する。本発明の利点の1つは、弁座が、移
動時に滑り摩擦を受けないということである。このた
め、弁座は背圧のわずかな変化にも応答することが可能
になる。さらに、圧力調整器のどの部分においても滑り
摩擦は生じない。これには、正確な圧力調整を劣化させ
る予測不能な力を最小限にとどめるという利点がある。
(図1乃至図4には、下流弁を備えた調整器が示されて
いる(すなわち、ノズルは高圧側にある)。圧力調整器
は、図14に示すように上流ノズル、または、スライド
弁座付きノズルを備えるように作ることが可能である。
本発明の範囲には、インクの流れを遮断することが可能
ないかなるタイプの機構も含まれる。請求項及び明細書
では、制限のためではなく、例示を目的として、ノズル
及び弁座という言葉が利用されている。ノズルという用
語には、あらゆる形状のインク導管が含まれ、弁座に
は、インク導管を通るインクの流れを遮断することが可
能なあらゆるタイプの装置が含まれる。)
背圧調整器20の断面が示されている。図4の場合、弁
座34はノズル54からのインクの流れを遮断してい
る。ダイヤフラム22によってレバー38が回転する
と、弁座34はノズル54から離れ、インクが底部ケー
ス26に流れ込み、スロット44を通ってプリントヘッ
ド46に流入する。本発明の利点の1つは、弁座が、移
動時に滑り摩擦を受けないということである。このた
め、弁座は背圧のわずかな変化にも応答することが可能
になる。さらに、圧力調整器のどの部分においても滑り
摩擦は生じない。これには、正確な圧力調整を劣化させ
る予測不能な力を最小限にとどめるという利点がある。
(図1乃至図4には、下流弁を備えた調整器が示されて
いる(すなわち、ノズルは高圧側にある)。圧力調整器
は、図14に示すように上流ノズル、または、スライド
弁座付きノズルを備えるように作ることが可能である。
本発明の範囲には、インクの流れを遮断することが可能
ないかなるタイプの機構も含まれる。請求項及び明細書
では、制限のためではなく、例示を目的として、ノズル
及び弁座という言葉が利用されている。ノズルという用
語には、あらゆる形状のインク導管が含まれ、弁座に
は、インク導管を通るインクの流れを遮断することが可
能なあらゆるタイプの装置が含まれる。)
【0026】バネ36によって加えられる力FSがレバ
ー38を上方に押し、ダイヤフラム22によって加えら
れる力FDia、ノズル54内のインクによって加えられ
る力FNozz、及び、弁の密封力FSealがレバー38を下
方に押す。(上方及び下方という用語は、便宜上用いら
れただけであり、圧力調整器は任意の方向に機能するこ
とが可能である。)設定値圧力において、ダイヤフラム
22によって加えられる力+ノズル54内のインクによ
って加えられる力+密封力の大きさは、バネ36によっ
て加えられる力の大きさに等しい: FS=FDia+FNozz+FSeal (1)
ー38を上方に押し、ダイヤフラム22によって加えら
れる力FDia、ノズル54内のインクによって加えられ
る力FNozz、及び、弁の密封力FSealがレバー38を下
方に押す。(上方及び下方という用語は、便宜上用いら
れただけであり、圧力調整器は任意の方向に機能するこ
とが可能である。)設定値圧力において、ダイヤフラム
22によって加えられる力+ノズル54内のインクによ
って加えられる力+密封力の大きさは、バネ36によっ
て加えられる力の大きさに等しい: FS=FDia+FNozz+FSeal (1)
【0027】FSがFDia+FNozz+FSealを超える限
り、弁は閉じたままである。背圧が設定値背圧に等しく
なると、弁座34がノズル54に接触するが、それに力
を加えることはない。背圧が再び低下すると、FS<FD
ia+FNozz+FSealになり、弁座34がノズル54から
離れて、インクが底部ケース26に流入する。
り、弁は閉じたままである。背圧が設定値背圧に等しく
なると、弁座34がノズル54に接触するが、それに力
を加えることはない。背圧が再び低下すると、FS<FD
ia+FNozz+FSealになり、弁座34がノズル54から
離れて、インクが底部ケース26に流入する。
【0028】オフ軸インク・リザーバ・システムの場
合、インク・リザーバに加圧して、インクを調整器20
まで推進し、ノズル54を介して噴射しなければならな
い。インク・リザーバの圧力が調整されない場合、望ま
しい実施例と同様、ノズル54内のインクの圧力がイン
ク・リザーバ内におけるインク体積に応じて変化する。
場合によっては、この圧力は、約15psi〜0psi
をわずかに超える範囲で変動する可能性がある。
合、インク・リザーバに加圧して、インクを調整器20
まで推進し、ノズル54を介して噴射しなければならな
い。インク・リザーバの圧力が調整されない場合、望ま
しい実施例と同様、ノズル54内のインクの圧力がイン
ク・リザーバ内におけるインク体積に応じて変化する。
場合によっては、この圧力は、約15psi〜0psi
をわずかに超える範囲で変動する可能性がある。
【0029】ノズル54内のインクによって加えられる
力は、下記に等しい:
力は、下記に等しい:
【0030】
【数1】
【0031】ここで、DNozzは、ノズル54の内径に等
しく、PSIは、ノズル54内におけるインクの圧力に等
しい。インク・リザーバの圧力が変動するにつれて、ノ
ズル54内のインクによって加えられる力が変動する。
FNozzの大きさが、設定値背圧においてダイヤフラム2
2によって加えられる力の大きさに近い場合には、この
圧力の変動によって、設定値圧力以外の背圧で弁(すな
わち、弁座34及びノズル54)を開くことが可能にな
る。これを防ぐため、設定値背圧においてダイヤフラム
22によって加えられる力は、ノズル54内のインクの
最大力を大幅に超えなければならない。本発明の望まし
い実施例の場合、あらゆる条件下において良好な密封を
可能にするには、設定値圧力においてダイヤフラムによ
って加えられる力FDiaは、ノズル54内のインクの最
大力の少なくとも5倍あることが望ましい(てこ比が1
の場合)。この力の倍数は、「超過力比」として知られ
る。超過力比が高くなると、正確な圧力調整、従って、
一定した背圧が得られる。背圧は、設定値背圧+オフセ
ットPSPP±(PSPP/OF)に等しい。望ましい実施例
の場合、OF=50、PSSP=−2″のため、背圧はほぼ
一定のままである、すなわち、−2″±.04″に等し
くなる。しかし、OFはわずか5にすることも可能であ
る。
しく、PSIは、ノズル54内におけるインクの圧力に等
しい。インク・リザーバの圧力が変動するにつれて、ノ
ズル54内のインクによって加えられる力が変動する。
FNozzの大きさが、設定値背圧においてダイヤフラム2
2によって加えられる力の大きさに近い場合には、この
圧力の変動によって、設定値圧力以外の背圧で弁(すな
わち、弁座34及びノズル54)を開くことが可能にな
る。これを防ぐため、設定値背圧においてダイヤフラム
22によって加えられる力は、ノズル54内のインクの
最大力を大幅に超えなければならない。本発明の望まし
い実施例の場合、あらゆる条件下において良好な密封を
可能にするには、設定値圧力においてダイヤフラムによ
って加えられる力FDiaは、ノズル54内のインクの最
大力の少なくとも5倍あることが望ましい(てこ比が1
の場合)。この力の倍数は、「超過力比」として知られ
る。超過力比が高くなると、正確な圧力調整、従って、
一定した背圧が得られる。背圧は、設定値背圧+オフセ
ットPSPP±(PSPP/OF)に等しい。望ましい実施例
の場合、OF=50、PSSP=−2″のため、背圧はほぼ
一定のままである、すなわち、−2″±.04″に等し
くなる。しかし、OFはわずか5にすることも可能であ
る。
【0032】図5に示すように、ノズル54は、密封圧
を最大にするため、外側半径が小さくなるようにテーパ
がついている。図6に示すシール57の面積は、ノズル
54のボア55の面積の1/2未満が望ましい。(注:
図5及び図6におけるシール57及びボア55の相対寸
法は、不正確である。)
を最大にするため、外側半径が小さくなるようにテーパ
がついている。図6に示すシール57の面積は、ノズル
54のボア55の面積の1/2未満が望ましい。(注:
図5及び図6におけるシール57及びボア55の相対寸
法は、不正確である。)
【0033】図2及び図3に示すバネ36は、背圧が設
定値背圧に等しい場合、ダイヤフラム22によって加え
られる力に等しい力をレバー38に加える。設定値背圧
が−2水柱インチに等しい場合、バネ36によって加え
られる力は、−2水柱インチとダイヤフラム22の面積
の積に等しい。この計算では、20を超える超過比を仮
定しているので、ノズル54内のインクの力は無視する
ことが可能である。
定値背圧に等しい場合、ダイヤフラム22によって加え
られる力に等しい力をレバー38に加える。設定値背圧
が−2水柱インチに等しい場合、バネ36によって加え
られる力は、−2水柱インチとダイヤフラム22の面積
の積に等しい。この計算では、20を超える超過比を仮
定しているので、ノズル54内のインクの力は無視する
ことが可能である。
【0034】弁座34がノズル54に載っている時、バ
ネ36が予圧でたわむと、バネ36によって加えられる
力が生じる。ダイヤフラム22が弁座34をノズル54
から押し離すと、バネ36のたわみが増大し、バネ36
によって加えられる力も増大する。背圧のわずかな変化
に対して圧力調整器20の感度を大いに高めるために
は、バネ36の予圧たわみは、弁座34がノズル54か
ら離れると生じる、バネ36の追加たわみを大幅に超え
ることが望ましい。弁座34は、最大流量のインク流
(すなわち、最大流量はブラック・アウト印刷時に生じ
る)が、ノズル54を通過できるようにするのに十分な
距離だけ、ノズル54から離れることが望ましい。一般
に、この距離は、ノズル54の半径を超える。背圧が、
−2.1″といった設定値背圧よりわずかに低くなる
と、弁座34は、ノズル54が最大流量のインク流を通
すことができるようにするのに十分な距離だけノズル5
4から離れる。
ネ36が予圧でたわむと、バネ36によって加えられる
力が生じる。ダイヤフラム22が弁座34をノズル54
から押し離すと、バネ36のたわみが増大し、バネ36
によって加えられる力も増大する。背圧のわずかな変化
に対して圧力調整器20の感度を大いに高めるために
は、バネ36の予圧たわみは、弁座34がノズル54か
ら離れると生じる、バネ36の追加たわみを大幅に超え
ることが望ましい。弁座34は、最大流量のインク流
(すなわち、最大流量はブラック・アウト印刷時に生じ
る)が、ノズル54を通過できるようにするのに十分な
距離だけ、ノズル54から離れることが望ましい。一般
に、この距離は、ノズル54の半径を超える。背圧が、
−2.1″といった設定値背圧よりわずかに低くなる
と、弁座34は、ノズル54が最大流量のインク流を通
すことができるようにするのに十分な距離だけノズル5
4から離れる。
【0035】インク・ジェット・プリンタが動作してい
ない時、インク・ジェット・プリントヘッド46の圧力
は−2″であり、ダイヤフラ22にたわみは生じない。
バネ36の全力によって、弁座34がノズル54に押し
つけられる。先行パラグラフに解説のように、この力は
設定値背圧においてダイヤフラム22によって加えられ
る力に等しく、一般に、ノズル54内のインク流によっ
て加えられる最大力の少なくとも5倍(望ましい実施例
の場合50倍)になる。バネとノズル54内のインク流
との間の超過力比が大きいので、プリンタのオフ時にお
ける圧力調整器の漏出が阻止される。
ない時、インク・ジェット・プリントヘッド46の圧力
は−2″であり、ダイヤフラ22にたわみは生じない。
バネ36の全力によって、弁座34がノズル54に押し
つけられる。先行パラグラフに解説のように、この力は
設定値背圧においてダイヤフラム22によって加えられ
る力に等しく、一般に、ノズル54内のインク流によっ
て加えられる最大力の少なくとも5倍(望ましい実施例
の場合50倍)になる。バネとノズル54内のインク流
との間の超過力比が大きいので、プリンタのオフ時にお
ける圧力調整器の漏出が阻止される。
【0036】超過力要件及びインク・リザーバ圧と背圧
の間の大きい差のため、ダイヤフラム22は比較的大き
くなる。本発明の望ましい実施例の場合、設定値背圧
は、−2水柱インチになり、ノズル54内部の圧力は、
2psiまたは54水柱インチとなるが、それよりかな
り高くなる可能性もある。ダイヤフラム22によって発
生する力が直接弁座に加えられる場合、ノズル54内に
おける54水柱インチによって生じる力の20〜40倍
の力を発生するためには、−2水柱インチが作用するダ
イヤフラムのサイズは、極めて大きくなければならな
い。
の間の大きい差のため、ダイヤフラム22は比較的大き
くなる。本発明の望ましい実施例の場合、設定値背圧
は、−2水柱インチになり、ノズル54内部の圧力は、
2psiまたは54水柱インチとなるが、それよりかな
り高くなる可能性もある。ダイヤフラム22によって発
生する力が直接弁座に加えられる場合、ノズル54内に
おける54水柱インチによって生じる力の20〜40倍
の力を発生するためには、−2水柱インチが作用するダ
イヤフラムのサイズは、極めて大きくなければならな
い。
【0037】ダイヤフラム22は、調整器20において
最大の部品であり、本発明の望ましい実施例のサイズを
決定する。ダイヤフラム22のサイズを縮小し、同時
に、超過力比が20を超えるように保つ方法の1つは、
ノズル54の内径を短縮することである。しかし、ノズ
ル54の内径は、最も極端な条件下において十分なイン
クを通すのに十分な大きさがなければならない。これ
は、インク流の流量が最大流量に等しく、インク・リザ
ーバの圧力が最低の場合に生じる。最大流量は、ブラッ
ク・アウト印刷(すなわち、プリンタが、最大数のイン
ク小滴を噴射することによってページをインクで塗りつ
ぶす)モード時に生じる。以下で導き出される式によっ
て、ノズル54の内径がその両端間における圧力降下及
びインク流量の関数として得られる。ノズルを通る流量
54は、主として動力学的圧力降下によって制限される
が、粘性摩擦降下を扱う項が含まれる。 △Ptotal=△Pkinetic+△Pviscous friction (3) ここで、△Ptotalは、ノズル54に両端間における圧
力降下である。動力学的圧力降下は、次の通りである:
最大の部品であり、本発明の望ましい実施例のサイズを
決定する。ダイヤフラム22のサイズを縮小し、同時
に、超過力比が20を超えるように保つ方法の1つは、
ノズル54の内径を短縮することである。しかし、ノズ
ル54の内径は、最も極端な条件下において十分なイン
クを通すのに十分な大きさがなければならない。これ
は、インク流の流量が最大流量に等しく、インク・リザ
ーバの圧力が最低の場合に生じる。最大流量は、ブラッ
ク・アウト印刷(すなわち、プリンタが、最大数のイン
ク小滴を噴射することによってページをインクで塗りつ
ぶす)モード時に生じる。以下で導き出される式によっ
て、ノズル54の内径がその両端間における圧力降下及
びインク流量の関数として得られる。ノズルを通る流量
54は、主として動力学的圧力降下によって制限される
が、粘性摩擦降下を扱う項が含まれる。 △Ptotal=△Pkinetic+△Pviscous friction (3) ここで、△Ptotalは、ノズル54に両端間における圧
力降下である。動力学的圧力降下は、次の通りである:
【0038】
【数2】
【0039】ここで、ρは、インク濃度であり、vは、
さらに体積流量をノズル54の断面積で割ったものとし
て以下で規定される、インクの平均流速である:
さらに体積流量をノズル54の断面積で割ったものとし
て以下で規定される、インクの平均流速である:
【0040】
【数3】
【0041】従って、
【0042】
【数4】
【0043】ポアズイユの抵抗法則は、粘性摩擦による
圧力降下を定義する。ここで、Lはノズル54の長さで
あり、μはインク粘度である:
圧力降下を定義する。ここで、Lはノズル54の長さで
あり、μはインク粘度である:
【0044】
【数5】
【0045】それゆえに、
【0046】
【数6】
【0047】従って、
【0048】
【数7】
【0049】ノズル54の最小内径を計算するため、Q
を最大体積流量QMaxに等しい値に設定し、△PTotal
を、ノズル54におけるインクの最低圧力Psi low+設
定値背圧であるPsi low+PSPPに等しい、ノズル54
の両端間における最小圧力降下に等しい値に設定する。
従って、ノズルの最小内径DNozz minは、次の通りであ
る:
を最大体積流量QMaxに等しい値に設定し、△PTotal
を、ノズル54におけるインクの最低圧力Psi low+設
定値背圧であるPsi low+PSPPに等しい、ノズル54
の両端間における最小圧力降下に等しい値に設定する。
従って、ノズルの最小内径DNozz minは、次の通りであ
る:
【0050】
【数8】
【0051】ノズル内54のインクが発生可能な最大力
は、次の通りである:
は、次の通りである:
【0052】
【数9】
【0053】ここで、PSi Hiは、ノズル54内の最大
圧力である。下記に示すように、ダイヤフラム22によ
って加えられる力×てこ比係数Levが、FNozz Max×O
F(超過力)に等しくなければならない:
圧力である。下記に示すように、ダイヤフラム22によ
って加えられる力×てこ比係数Levが、FNozz Max×O
F(超過力)に等しくなければならない:
【0054】
【数10】
【0055】ここで、DDiaは、ダイヤフラムの直径で
あり、Levはダイヤフラムのてこ比であり、PSPPは設
定値背圧である。
あり、Levはダイヤフラムのてこ比であり、PSPPは設
定値背圧である。
【0056】ダイヤフラムの最小直径を求めるため、D
Diaについて式(13)を解き、変数DNozzに式(1
1)によって定義されたDNozz minを代入し、望ましい
実施例に関して選択されたOF、PSi Hi、Lev、及び、
PSPPの値を代入する。結果得られる式は次の通りであ
る:
Diaについて式(13)を解き、変数DNozzに式(1
1)によって定義されたDNozz minを代入し、望ましい
実施例に関して選択されたOF、PSi Hi、Lev、及び、
PSPPの値を代入する。結果得られる式は次の通りであ
る:
【0057】
【数11】
【0058】ダイヤフラム22のサイズを縮小するもう
1つの方法は、レバー38、または、カム及びリンク機
構を含む、機械的利点をもたらす任意の他の装置を利用
することである。結果得られる装置がシステムの公差に
整合する限りにおいて、機械的利点が増せば増すほど、
それだけ良くなる。
1つの方法は、レバー38、または、カム及びリンク機
構を含む、機械的利点をもたらす任意の他の装置を利用
することである。結果得られる装置がシステムの公差に
整合する限りにおいて、機械的利点が増せば増すほど、
それだけ良くなる。
【0059】図7は、圧力調整器20の平面図であり、
ヒンジ・ライン56、弁座移動アーム58、及び、ダイ
ヤフラム移動アーム60が示されている。ダイヤフラム
移動アーム60は、弁座移動アーム58より大きいの
で、弁座54にかかるダイヤフラムの力は、てこ比が1
を超える。レバー38の長さを増すことには、ダイヤフ
ラムのサイズ要件が緩和されるという利点がある。本願
書において論述される各種実施例のてこ比は、1〜5で
あるが、.5といった他のてこ比及び他の構成のレバー
38も可能であり、本発明の範囲を逸脱するものではな
い。また、図7に示すように、プリントヘッドの移動及
び加速方向62は、ヒンジ40の軸と平行であり、ま
た、レバー38の上部表面の垂線とも平行である。
ヒンジ・ライン56、弁座移動アーム58、及び、ダイ
ヤフラム移動アーム60が示されている。ダイヤフラム
移動アーム60は、弁座移動アーム58より大きいの
で、弁座54にかかるダイヤフラムの力は、てこ比が1
を超える。レバー38の長さを増すことには、ダイヤフ
ラムのサイズ要件が緩和されるという利点がある。本願
書において論述される各種実施例のてこ比は、1〜5で
あるが、.5といった他のてこ比及び他の構成のレバー
38も可能であり、本発明の範囲を逸脱するものではな
い。また、図7に示すように、プリントヘッドの移動及
び加速方向62は、ヒンジ40の軸と平行であり、ま
た、レバー38の上部表面の垂線とも平行である。
【0060】図8には、レバー38にグルーブをフライ
ス加工して形成されたたわみヒンジ40が示されてい
る。たわみヒンジ40には、最小限の摩擦で曲がり、ね
じれを伴わないという利点がある。レバー38のヒンジ
40がねじれると、レバー38がねじれ、ノズル53を
最大力で密封するような形では、弁座34とノズルのア
ライメントがとれなくなる。たわみヒンジは弾性であ
り、本発明の範囲には、弁座をノズルに押しつけるバネ
力として、ヒンジの弾性力を利用することが含まれる。
本発明の範囲には、転動ヒンジ及び円錐及び点ヒンジと
いった他の低摩擦ヒンジが含まれる。
ス加工して形成されたたわみヒンジ40が示されてい
る。たわみヒンジ40には、最小限の摩擦で曲がり、ね
じれを伴わないという利点がある。レバー38のヒンジ
40がねじれると、レバー38がねじれ、ノズル53を
最大力で密封するような形では、弁座34とノズルのア
ライメントがとれなくなる。たわみヒンジは弾性であ
り、本発明の範囲には、弁座をノズルに押しつけるバネ
力として、ヒンジの弾性力を利用することが含まれる。
本発明の範囲には、転動ヒンジ及び円錐及び点ヒンジと
いった他の低摩擦ヒンジが含まれる。
【0061】図16は、ダイヤフラム22の直径DDia
が.625″に等しく、ダイヤフラム・ピストンの直径
は5″、てこ比Levが3に等しく、超過力OFが最高供
給圧において42に等しく、ノズル54の内径DNozzが
20ミルに等しく、インクの最大流量QMaxは.2cc
/秒、ノズル54の長さLが.05″に等しく、インク
粘度μが.03ポアズに等しく、インク濃度ρが1グラ
ム/ccに等しいといった仕様を備える圧力調整器を利
用したプリンタによって得られる印刷のサンプルであ
る。インク・リザーバ圧は、0〜2psiの間で変動
し、設定値背圧は−2水中インチに等しい。
が.625″に等しく、ダイヤフラム・ピストンの直径
は5″、てこ比Levが3に等しく、超過力OFが最高供
給圧において42に等しく、ノズル54の内径DNozzが
20ミルに等しく、インクの最大流量QMaxは.2cc
/秒、ノズル54の長さLが.05″に等しく、インク
粘度μが.03ポアズに等しく、インク濃度ρが1グラ
ム/ccに等しいといった仕様を備える圧力調整器を利
用したプリンタによって得られる印刷のサンプルであ
る。インク・リザーバ圧は、0〜2psiの間で変動
し、設定値背圧は−2水中インチに等しい。
【0062】圧力調整器の代替実施例の場合、ダイヤフ
ラム22の直径DDiaが、.375″に等しく、ダイヤ
フラム・ピストンの直径は3″、てこ比Levが3に等し
く、超過力OFが2.5psiの最高インク・リザーバ
圧において108に等しく、インクの最大流量QMax
は.2cc/秒、ノズル54の内径DNozzが12ミルに
等しく、ノズル54の長さLが.05″に等しく、イン
ク粘度μが.03ポアズに等しく、インク濃度ρが1グ
ラム/ccに等しく、最低供給圧力は、.5psiであ
る。
ラム22の直径DDiaが、.375″に等しく、ダイヤ
フラム・ピストンの直径は3″、てこ比Levが3に等し
く、超過力OFが2.5psiの最高インク・リザーバ
圧において108に等しく、インクの最大流量QMax
は.2cc/秒、ノズル54の内径DNozzが12ミルに
等しく、ノズル54の長さLが.05″に等しく、イン
ク粘度μが.03ポアズに等しく、インク濃度ρが1グ
ラム/ccに等しく、最低供給圧力は、.5psiであ
る。
【0063】下記の表には、代替設計パラメータが示さ
れている。表1のパラメータは、基準の事例であり、表
2〜5は、それぞれ、これらのパラメータのうち1つだ
けしか変わっていない。また、下記の表1〜5には、P
Si LOWの各値に関するノズルの内径DNozzが示されて
いる。表1の場合、ノズル54における最高圧力PSiHi
は、2.5psiであり、PSi Hiにおける超過力OFが
50に等しく、設定点背圧PSPPが−2水柱インチに等
しく、インクの最大流量QMaxは.2cc/秒、ノズル
54の長さLが.05″に等しく、インク粘度μが.0
3ポアズに等しく、インク濃度ρが1グラム/ccに等
しい。
れている。表1のパラメータは、基準の事例であり、表
2〜5は、それぞれ、これらのパラメータのうち1つだ
けしか変わっていない。また、下記の表1〜5には、P
Si LOWの各値に関するノズルの内径DNozzが示されて
いる。表1の場合、ノズル54における最高圧力PSiHi
は、2.5psiであり、PSi Hiにおける超過力OFが
50に等しく、設定点背圧PSPPが−2水柱インチに等
しく、インクの最大流量QMaxは.2cc/秒、ノズル
54の長さLが.05″に等しく、インク粘度μが.0
3ポアズに等しく、インク濃度ρが1グラム/ccに等
しい。
【0064】
【表1】
【0065】表2には、設定値背圧が−2水柱インチか
ら−3水柱インチに変化したが、他のパラメータは全て
同じままの場合の、てこ比LevとPSi LOWの関数とし
てダイヤフラムの直径DDia(インチ)が示されてい
る。
ら−3水柱インチに変化したが、他のパラメータは全て
同じままの場合の、てこ比LevとPSi LOWの関数とし
てダイヤフラムの直径DDia(インチ)が示されてい
る。
【0066】
【表2】
【0067】表3には、設定値背圧が−2水柱インチに
戻されたが、粘度が.03ポアズから.01ポアズに変
化し、他のパラメータは全て同じままの場合の、てこ比
LevとPSi LOWの関数としてダイヤフラムの直径DDia
(インチ)が示されている。
戻されたが、粘度が.03ポアズから.01ポアズに変
化し、他のパラメータは全て同じままの場合の、てこ比
LevとPSi LOWの関数としてダイヤフラムの直径DDia
(インチ)が示されている。
【0068】
【表3】
【0069】表4には、粘度が.03ポアズ戻された
が、ノズルの長さが.05″から.1″に変化し、他の
パラメータは全て不変のままの場合の、てこ比LevとP
Si LOWの関数としてダイヤフラムの直径DDia(イン
チ)が示されている。
が、ノズルの長さが.05″から.1″に変化し、他の
パラメータは全て不変のままの場合の、てこ比LevとP
Si LOWの関数としてダイヤフラムの直径DDia(イン
チ)が示されている。
【0070】
【表4】
【0071】表5には、ノズルの長さが.05″に戻さ
れたが、体積流量が.2cc/秒から.02cc/秒に
変化し、他のパラメータは全て不変のままの場合の、て
こ比LevとPSi LOWの関数としてダイヤフラムの直径
DDia(インチ)が示されている。
れたが、体積流量が.2cc/秒から.02cc/秒に
変化し、他のパラメータは全て不変のままの場合の、て
こ比LevとPSi LOWの関数としてダイヤフラムの直径
DDia(インチ)が示されている。
【0072】
【表5】
【0073】ダイヤフラム22は、上部ケース24に取
り付けて、それが柔軟になるようにするのが望ましい。
その材料が延びると、ダイヤフラム22の張力によっ
て、たわみ量が減少する。該材料は、クランプするか、
接着するか、プラスチック溶接するか、あるいは、他の
任意の方法によって、物理的に所定の位置に保持するこ
とが可能である。
り付けて、それが柔軟になるようにするのが望ましい。
その材料が延びると、ダイヤフラム22の張力によっ
て、たわみ量が減少する。該材料は、クランプするか、
接着するか、プラスチック溶接するか、あるいは、他の
任意の方法によって、物理的に所定の位置に保持するこ
とが可能である。
【0074】0の初期張力における弾性ダイヤフラム2
2のたわみは、下記から計算することが可能である:
2のたわみは、下記から計算することが可能である:
【0075】
【数12】
【0076】ここで、圧力はダイヤフラム22の両側間
における圧力差であり、Eはダイヤフラム材料の弾性係
数であり、厚さは、ダイヤフラム材料の厚さであり、半
径はダイヤフラム22の半径である。ダイヤフラム22
の最大たわみは、背圧が設定値背圧に等しく、ダイヤフ
ラム22の両側間における圧力差が背圧設定値に等し
い、すなわち、大気圧の場合に生じる。ダイヤフラム2
2の半径が変わらなければ、厚さ及びEは、選択された
ダイヤフラム材料のものになる。望ましい実施例の場
合、たわみが大きくなればなるほど、ヒンジ、弁座、及
び、レバーの厚さ及び遊びの所定の公差に関して、てこ
比がそれだけ大きくなる可能性があるので、ダイヤフラ
ム22のたわみが大きくなる。
における圧力差であり、Eはダイヤフラム材料の弾性係
数であり、厚さは、ダイヤフラム材料の厚さであり、半
径はダイヤフラム22の半径である。ダイヤフラム22
の最大たわみは、背圧が設定値背圧に等しく、ダイヤフ
ラム22の両側間における圧力差が背圧設定値に等し
い、すなわち、大気圧の場合に生じる。ダイヤフラム2
2の半径が変わらなければ、厚さ及びEは、選択された
ダイヤフラム材料のものになる。望ましい実施例の場
合、たわみが大きくなればなるほど、ヒンジ、弁座、及
び、レバーの厚さ及び遊びの所定の公差に関して、てこ
比がそれだけ大きくなる可能性があるので、ダイヤフラ
ム22のたわみが大きくなる。
【0077】たるんだ(例えば、波形の)非弾性プラス
チック・フィルムから作られたダイヤフラム22の代替
実施例は、式(15)通りにはゆかず、これらのダイヤ
フラムに加えられる全力がレバー38に伝達される。こ
れらの非弾性ダイヤフラムはたわむが、延びないので、
レバー38を動かすことになる。ゴムのダイヤフラムに
対するプラスチック・ダイヤフラムの利点は、インクに
接しても化学的に不活性のままでいることができる点に
ある。
チック・フィルムから作られたダイヤフラム22の代替
実施例は、式(15)通りにはゆかず、これらのダイヤ
フラムに加えられる全力がレバー38に伝達される。こ
れらの非弾性ダイヤフラムはたわむが、延びないので、
レバー38を動かすことになる。ゴムのダイヤフラムに
対するプラスチック・ダイヤフラムの利点は、インクに
接しても化学的に不活性のままでいることができる点に
ある。
【0078】図9は、波形断面を備え、たわみ性のダイ
ヤフラムの代替実施例に関する側面図である。図10
は、図9に示すダイヤフラム120の平面図である。図
11には、もう1つの代替実施例である、ベローズ・ダ
イヤフラム140が示されている。波形ダイヤフラム1
20及びベローズ・ダイヤフラム140は、たわみに対
してほとんど抵抗せず、レバー38(または、機械的利
点をもたらす他の任意の装置)を動かすのに十分なたわ
みを生じるので、図2に示す弁座34は、ノズル54か
らのインクの流れを妨げないように、図3におけるノズ
ル54にしっかりと着座した状態から移動して、ノズル
54からノズルの半径1つ分だけ離れることが可能にな
る。
ヤフラムの代替実施例に関する側面図である。図10
は、図9に示すダイヤフラム120の平面図である。図
11には、もう1つの代替実施例である、ベローズ・ダ
イヤフラム140が示されている。波形ダイヤフラム1
20及びベローズ・ダイヤフラム140は、たわみに対
してほとんど抵抗せず、レバー38(または、機械的利
点をもたらす他の任意の装置)を動かすのに十分なたわ
みを生じるので、図2に示す弁座34は、ノズル54か
らのインクの流れを妨げないように、図3におけるノズ
ル54にしっかりと着座した状態から移動して、ノズル
54からノズルの半径1つ分だけ離れることが可能にな
る。
【0079】図12には、多くのインク・ジェット・プ
リントヘッド164がそれを横切って配置された、ペー
ジ幅の印刷カートリッジ160が示されている。図13
には、複数成分のインクまたは2つの異なるカラーのイ
ンクで印刷するための印刷カートリッジ170が示され
ている。(印刷カートリッジの代替実施例には、もっと
多くのカラー、または、もっと多くの成分によるインク
で印刷するため、より多くのプリントヘッド及び圧力調
整器を含むことが可能である。)これらの印刷カートリ
ッジは、両方とも、それぞれのインク・ジェット・プリ
ントヘッド164に、それと連係する圧力調整器162
が設けられている。この構成によれば、多数の圧力調整
器162によって、各種インク・ジェット・プリントヘ
ッド164の背圧を印刷カートリッジ160、170に
おけるその位置に応じて変動させることになる、長いイ
ンク柱の形成が阻止されるので、印刷カートリッジ16
0、170を任意の角度で傾斜させることが可能にな
る。1インチ毎に圧力調整器162を設ければ、印刷カ
ートリッジ160は垂直時の印刷が可能になる。
リントヘッド164がそれを横切って配置された、ペー
ジ幅の印刷カートリッジ160が示されている。図13
には、複数成分のインクまたは2つの異なるカラーのイ
ンクで印刷するための印刷カートリッジ170が示され
ている。(印刷カートリッジの代替実施例には、もっと
多くのカラー、または、もっと多くの成分によるインク
で印刷するため、より多くのプリントヘッド及び圧力調
整器を含むことが可能である。)これらの印刷カートリ
ッジは、両方とも、それぞれのインク・ジェット・プリ
ントヘッド164に、それと連係する圧力調整器162
が設けられている。この構成によれば、多数の圧力調整
器162によって、各種インク・ジェット・プリントヘ
ッド164の背圧を印刷カートリッジ160、170に
おけるその位置に応じて変動させることになる、長いイ
ンク柱の形成が阻止されるので、印刷カートリッジ16
0、170を任意の角度で傾斜させることが可能にな
る。1インチ毎に圧力調整器162を設ければ、印刷カ
ートリッジ160は垂直時の印刷が可能になる。
【0080】各インク・ジェット・プリントヘッド16
4毎に圧力調整器162を設けるもう1つの利点は、シ
ステムからインクを除去し、プリントヘッド164の交
換後に、さらに、システムにインクを再充填することを
必要とせずに、1つ以上のプリントヘッドの交換が行え
るという点にある。圧力調整器162は、プリントヘッ
ド164を取り除く場合、ダイヤフラム166をたわま
せる背圧の代わりに、大気圧があるので、図3に示すノ
ズル54からのインクの流れを遮断する。ダイヤフラム
166は全くたわみを生じないので、図2のバネ36の
全力によって弁座34がノズル54に押しつけられるこ
とになる。
4毎に圧力調整器162を設けるもう1つの利点は、シ
ステムからインクを除去し、プリントヘッド164の交
換後に、さらに、システムにインクを再充填することを
必要とせずに、1つ以上のプリントヘッドの交換が行え
るという点にある。圧力調整器162は、プリントヘッ
ド164を取り除く場合、ダイヤフラム166をたわま
せる背圧の代わりに、大気圧があるので、図3に示すノ
ズル54からのインクの流れを遮断する。ダイヤフラム
166は全くたわみを生じないので、図2のバネ36の
全力によって弁座34がノズル54に押しつけられるこ
とになる。
【0081】図14には、インク・ブラダー92、10
0に包囲されたオンボード・インク・リザーバを備える
印刷カートリッジ96内に、上流ノズル88が配置され
た圧力調整器80である、本発明の代替実施例が示され
ている。通気孔86によって、ダイヤフラム/ベース9
0の一方の側が大気にさらされる。ダイヤフラム/ベー
ス90のもう一方の側は、インク・ジェット・プリント
ヘッド98の背圧にさらされる。インク・ジェット・プ
リントヘッド98の背圧が、設定値背圧(例えば、−2
水柱インチ)より低くなると、ノズル88から弁棒84
を離すことができるように、バネ82がセットされる。
インク・ジェット・プリントヘッド98の背圧が設定値
圧力未満になると、バネ82によって加えられる値に打
ち勝って、弁棒84をノズル88から押し離す力が、ダ
イヤフラム/ベース90によって加えられ、これによ
り、ブラダー92からインク・ジェット・プリントヘッ
ド98のブラダー100まで流体を流し、プリントヘッ
ド98の背圧を上昇させることが可能になる。本発明の
範囲には、レバー、または、より小さいダイヤフラムが
所望される場合に機械的利点を得るための他の手段を備
えた実施例が含まれる。
0に包囲されたオンボード・インク・リザーバを備える
印刷カートリッジ96内に、上流ノズル88が配置され
た圧力調整器80である、本発明の代替実施例が示され
ている。通気孔86によって、ダイヤフラム/ベース9
0の一方の側が大気にさらされる。ダイヤフラム/ベー
ス90のもう一方の側は、インク・ジェット・プリント
ヘッド98の背圧にさらされる。インク・ジェット・プ
リントヘッド98の背圧が、設定値背圧(例えば、−2
水柱インチ)より低くなると、ノズル88から弁棒84
を離すことができるように、バネ82がセットされる。
インク・ジェット・プリントヘッド98の背圧が設定値
圧力未満になると、バネ82によって加えられる値に打
ち勝って、弁棒84をノズル88から押し離す力が、ダ
イヤフラム/ベース90によって加えられ、これによ
り、ブラダー92からインク・ジェット・プリントヘッ
ド98のブラダー100まで流体を流し、プリントヘッ
ド98の背圧を上昇させることが可能になる。本発明の
範囲には、レバー、または、より小さいダイヤフラムが
所望される場合に機械的利点を得るための他の手段を備
えた実施例が含まれる。
【0082】上流弁には、インク・リザーバによって弁
棒に加えられる力によって、弁棒がノズルに押しつけら
れるので、漏れを防ぐのに役立つという利点がある。下
流弁の場合、インク・リザーバによって弁座に加えられ
る力によって、弁座がノズルから押し離され、弁に漏れ
が生じる。上流弁に対する下流弁の利点は、動作がより
円滑であり、チャタリングが生じないということであ
る。
棒に加えられる力によって、弁棒がノズルに押しつけら
れるので、漏れを防ぐのに役立つという利点がある。下
流弁の場合、インク・リザーバによって弁座に加えられ
る力によって、弁座がノズルから押し離され、弁に漏れ
が生じる。上流弁に対する下流弁の利点は、動作がより
円滑であり、チャタリングが生じないということであ
る。
【0083】図15には、オフボード・インク・リザー
バ104に取り付けられた上流逆止め弁102が示され
ている。オフボード・インク・リザーバ104は、逆止
め弁102及びバネ106とバッグ108で構成された
バネ・バッグを用いて、図示されていないが、ホース1
10を介してインク・リザーバ104に接続したインク
・ジェット・プリントヘッドの背圧を制御する。該シス
テムは、インク・ジェット・プリントヘッド・カートリ
ッジに現在用いられているバネ・バッグと形態及び機能
がほとんど同じに見えるが、バネ・バッグ106/10
8が、背圧のレベルをモニタする逆止め弁102と共に
用いられると点が異なっている。この逆止め弁は、圧力
を調整するのではなく、基準から減圧する。
バ104に取り付けられた上流逆止め弁102が示され
ている。オフボード・インク・リザーバ104は、逆止
め弁102及びバネ106とバッグ108で構成された
バネ・バッグを用いて、図示されていないが、ホース1
10を介してインク・リザーバ104に接続したインク
・ジェット・プリントヘッドの背圧を制御する。該シス
テムは、インク・ジェット・プリントヘッド・カートリ
ッジに現在用いられているバネ・バッグと形態及び機能
がほとんど同じに見えるが、バネ・バッグ106/10
8が、背圧のレベルをモニタする逆止め弁102と共に
用いられると点が異なっている。この逆止め弁は、圧力
を調整するのではなく、基準から減圧する。
【0084】インク抽出の開始時に、バネ・バッグ10
6/108によって必要な背圧が与えられる。インクの
抽出につれて、背圧が低下し、バネ106が圧縮して、
逆止め弁102を作動させる。逆止め弁102が作動す
ると、逆止め弁102の両側間における圧力降下が、望
ましい実施例の場合、背圧が−2水柱インチに等しい場
合に生じる設定値に等しくなるまで、大気圧におけるイ
ンクがバネ・バッグ106、108に流入する。このシ
ステムの利点は、上流逆止め弁102のはるかに大きい
密封力である。逆止め弁102は、プリントヘッド内部
ではなくインク・リザーバ内にあるので、バネ/バッグ
106/108は非常に大きくすることができ、従っ
て、背圧が設定値圧力より低くなった場合、大きい力を
発生することが可能である。バネ/バッグ106/10
8は、大きい力の発生が可能であるため、逆止め弁10
2を密封する力も非常に大きくすることが可能である。
上流逆止め弁102を開くため、望ましい実施例におけ
るバネ/バッグ106/108の表面積は60×60m
mである。背圧が−3″の場合、逆止め弁102を開く
ために、この幾何学的構造によって得られる力は、.6
ポンドになる。
6/108によって必要な背圧が与えられる。インクの
抽出につれて、背圧が低下し、バネ106が圧縮して、
逆止め弁102を作動させる。逆止め弁102が作動す
ると、逆止め弁102の両側間における圧力降下が、望
ましい実施例の場合、背圧が−2水柱インチに等しい場
合に生じる設定値に等しくなるまで、大気圧におけるイ
ンクがバネ・バッグ106、108に流入する。このシ
ステムの利点は、上流逆止め弁102のはるかに大きい
密封力である。逆止め弁102は、プリントヘッド内部
ではなくインク・リザーバ内にあるので、バネ/バッグ
106/108は非常に大きくすることができ、従っ
て、背圧が設定値圧力より低くなった場合、大きい力を
発生することが可能である。バネ/バッグ106/10
8は、大きい力の発生が可能であるため、逆止め弁10
2を密封する力も非常に大きくすることが可能である。
上流逆止め弁102を開くため、望ましい実施例におけ
るバネ/バッグ106/108の表面積は60×60m
mである。背圧が−3″の場合、逆止め弁102を開く
ために、この幾何学的構造によって得られる力は、.6
ポンドになる。
【0085】代替実施例の場合、圧力は、本発明の範囲
を逸脱することなく、上記圧力から大幅に変更可能であ
る。例えば、設定値背圧は、0水柱インチ〜−7水柱イ
ンチの任意の値とすることができ、インク・リザーバ圧
は、−0.1psi〜+30psiを超える値の任意の
値とし、120psiの過渡圧力を経験することが可能
である。
を逸脱することなく、上記圧力から大幅に変更可能であ
る。例えば、設定値背圧は、0水柱インチ〜−7水柱イ
ンチの任意の値とすることができ、インク・リザーバ圧
は、−0.1psi〜+30psiを超える値の任意の
値とし、120psiの過渡圧力を経験することが可能
である。
【0086】図1のインク・リザーバ110は、開示の
ように、インクに加圧するため、ピストン119及びバ
ネ120を利用しているが、液体用の他の加圧システム
を用いることも可能である。例えば、第2のリザーバ、
蠕動ピストン、または、IMOポンプ、及び、他のバネ
構造からの圧縮空気が考えられる。
ように、インクに加圧するため、ピストン119及びバ
ネ120を利用しているが、液体用の他の加圧システム
を用いることも可能である。例えば、第2のリザーバ、
蠕動ピストン、または、IMOポンプ、及び、他のバネ
構造からの圧縮空気が考えられる。
【0087】以下、本発明に好適な実施形態を例示す
る。 1. インクを貯えるためのリザーバ110と、リザー
バ110からインクを受け取って、プリントヘッド46
に送るための背圧調整器20と、リザーバ110と圧力
調整器20の間に接続されて、インクを圧力調整器20
に送るためのインク導管114を備えた、プリントヘッ
ド46にインクを供給するための装置において、リザー
バ110が大気圧を超える圧力になることと、圧力調整
器20が約0〜約−7水柱インチの圧力でインクをプリ
ントヘッド46に送ることから構成されることを特徴と
するインク供給装置。
る。 1. インクを貯えるためのリザーバ110と、リザー
バ110からインクを受け取って、プリントヘッド46
に送るための背圧調整器20と、リザーバ110と圧力
調整器20の間に接続されて、インクを圧力調整器20
に送るためのインク導管114を備えた、プリントヘッ
ド46にインクを供給するための装置において、リザー
バ110が大気圧を超える圧力になることと、圧力調整
器20が約0〜約−7水柱インチの圧力でインクをプリ
ントヘッド46に送ることから構成されることを特徴と
するインク供給装置。
【0088】2. さらに、インク・リザーバ110か
らのインク流量が、ゼロのインク流量〜最大インク流量
によって規定される範囲内において変動する間、負の背
圧をほぼ一定に保つための手段が含まれていることを特
徴とする、上記1に記載の装置。
らのインク流量が、ゼロのインク流量〜最大インク流量
によって規定される範囲内において変動する間、負の背
圧をほぼ一定に保つための手段が含まれていることを特
徴とする、上記1に記載の装置。
【0089】3. 背圧調整器20には、ブラック・ア
ウト印刷のインク流量に適応するのに十分な内径を備え
たノズル54と、ノズル54を通るインク流量を調整す
るための弁57及び弁座34と、弁に対して、ノズル内
部においてインクによって加えられる最大力の5倍を超
える大きさの閉力を作用させるためのバネ36と、弁に
対して、ノズル54内部においてインクによって加えら
れる最大力の5倍を超える大きさの開力を作用させるた
めのダイヤフラム22が含まれることを特徴とする、上
記2に記載の装置。
ウト印刷のインク流量に適応するのに十分な内径を備え
たノズル54と、ノズル54を通るインク流量を調整す
るための弁57及び弁座34と、弁に対して、ノズル内
部においてインクによって加えられる最大力の5倍を超
える大きさの閉力を作用させるためのバネ36と、弁に
対して、ノズル54内部においてインクによって加えら
れる最大力の5倍を超える大きさの開力を作用させるた
めのダイヤフラム22が含まれることを特徴とする、上
記2に記載の装置。
【0090】4. レバー表面の垂線がプリントヘッド
の加速方向に対して平行であることを特徴とする、上記
3に記載の装置。
の加速方向に対して平行であることを特徴とする、上記
3に記載の装置。
【0091】5. リザーバ110が−2水柱インチ〜
30ポンド/平方インチの間の圧力であることを特徴と
する、上記1に記載の装置。
30ポンド/平方インチの間の圧力であることを特徴と
する、上記1に記載の装置。
【0092】6. さらに、プリンタに対してリザーバ
110を保持するための固定取付具121と、プリンタ
内にあって、プリントヘッド46を解放可能に保持する
ための可動キャリッジ136と、プリンタ内において、
可動キャリッジ136及びプリントヘッド46を固定取
付具121及びリザーバ110に対して移動させるため
の駆動モータ138を備えるプリンタが含まれているこ
とと、前記駆動モータが可動キャリッジとプリンタの間
に接続されて動作するようになっていることを特徴とす
る、上記1に記載の装置。
110を保持するための固定取付具121と、プリンタ
内にあって、プリントヘッド46を解放可能に保持する
ための可動キャリッジ136と、プリンタ内において、
可動キャリッジ136及びプリントヘッド46を固定取
付具121及びリザーバ110に対して移動させるため
の駆動モータ138を備えるプリンタが含まれているこ
とと、前記駆動モータが可動キャリッジとプリンタの間
に接続されて動作するようになっていることを特徴とす
る、上記1に記載の装置。
【0093】7.さらに、プリンタ内にあって、リザー
バ110を保持し、プリントヘッド46を解放可能に保
持するための可動キャリッジ136と、プリンタ内にお
いて可動キャリッジ136移動させるための駆動モータ
138を備えるプリンタが含まれていることと、前記駆
動モータが可動キャリッジとプリンタの間に接続されて
動作するようになっていることを特徴とする、上記1に
記載の装置。
バ110を保持し、プリントヘッド46を解放可能に保
持するための可動キャリッジ136と、プリンタ内にお
いて可動キャリッジ136移動させるための駆動モータ
138を備えるプリンタが含まれていることと、前記駆
動モータが可動キャリッジとプリンタの間に接続されて
動作するようになっていることを特徴とする、上記1に
記載の装置。
【0094】本発明の特定の実施例について解説し、例
示してきたが、本発明は、本書に解説し、例示した部分
の特定の形態または構成に限定されるものではない。
示してきたが、本発明は、本書に解説し、例示した部分
の特定の形態または構成に限定されるものではない。
【0095】
【発明の効果】加圧インク供給システムによって、従来
用いられてきた大きい導管よりも機械的たわみ性の大き
い、直径の小さいインク導管の利用が可能になる。小型
製品を設計する場合、この特徴は大いに重要である。直
径の小さい導管の利用は、また、インクにさらされる導
管の表面積が縮小され、従って、インクの拡散及び水の
損失が減少することも表している。さらに、加圧インク
供給システムによれば、プリンタの設計、及び、プリン
トヘッドに対するインク・リザーバの位置に関する選択
の自由が増すことになる。リザーバの質量がもはや移動
しなくなるので、プリントヘッド及びキャリッジの慣性
質量を減らすことが可能になる。キャリッジの移動する
慣性質量が減少するので、かなり安価なプリンタの開発
が可能になる。最後に、プリントヘッドは、圧力調整器
によって設定された均一な圧力で動作するようにより精
密な特別設計を施すことができるので、印刷の質が向上
する。プリントヘッドは、インク供給量のレベル変動よ
って圧力が変化することはない。
用いられてきた大きい導管よりも機械的たわみ性の大き
い、直径の小さいインク導管の利用が可能になる。小型
製品を設計する場合、この特徴は大いに重要である。直
径の小さい導管の利用は、また、インクにさらされる導
管の表面積が縮小され、従って、インクの拡散及び水の
損失が減少することも表している。さらに、加圧インク
供給システムによれば、プリンタの設計、及び、プリン
トヘッドに対するインク・リザーバの位置に関する選択
の自由が増すことになる。リザーバの質量がもはや移動
しなくなるので、プリントヘッド及びキャリッジの慣性
質量を減らすことが可能になる。キャリッジの移動する
慣性質量が減少するので、かなり安価なプリンタの開発
が可能になる。最後に、プリントヘッドは、圧力調整器
によって設定された均一な圧力で動作するようにより精
密な特別設計を施すことができるので、印刷の質が向上
する。プリントヘッドは、インク供給量のレベル変動よ
って圧力が変化することはない。
【図1】本発明によるプリントヘッドにインクを供給す
るための装置に関する、いくつかの部分を切り欠いた、
略透視図である。
るための装置に関する、いくつかの部分を切り欠いた、
略透視図である。
【図2】図1と異なる透視図による背圧調整器の望まし
い実施例に関する分解図であり、図2の透視図は、背圧
調整器の側方で、その少し上方からのものである。
い実施例に関する分解図であり、図2の透視図は、背圧
調整器の側方で、その少し上方からのものである。
【図3】図1と異なる透視図による背圧調整器の望まし
い実施例に関する分解図であり、図3の透視図は、背圧
調整器の下方から描かれたものである。
い実施例に関する分解図であり、図3の透視図は、背圧
調整器の下方から描かれたものである。
【図4】図1、図2及び図3に示す背圧調整器のノズル
及び弁座を示す断面図である。
及び弁座を示す断面図である。
【図5】図1、図2及び図3に示す背圧調整器のノズル
及び弁座の一部の拡大断面図である。
及び弁座の一部の拡大断面図である。
【図6】図5に示す背圧調整器のノズル及び弁座の一部
の平面図である。
の平面図である。
【図7】背圧調整器の望ましい実施例に関するヒンジ、
ダイヤフラムのモーメント、及び、ノズルのモーメント
を示す図である。
ダイヤフラムのモーメント、及び、ノズルのモーメント
を示す図である。
【図8】図2、図3及び図7に示されたヒンジを示す図
である。
である。
【図9】より柔軟で、大きい動きを可能にするダイヤフ
ラムの代替実施例を示す図である。
ラムの代替実施例を示す図である。
【図10】より柔軟で、大きい動きを可能にするダイヤ
フラムの他の代替実施例を示す図である。
フラムの他の代替実施例を示す図である。
【図11】ダイヤフラムのもう1つの代替実施例を示す
図である。
図である。
【図12】多数のインク・ジェット・プリントヘッドと
圧力調整器を備えたページ幅の印刷カートリッジの平面
図である。
圧力調整器を備えたページ幅の印刷カートリッジの平面
図である。
【図13】2色印刷カートリッジ、及び、多成分インク
で印刷する印刷カートリッジの平面図である。
で印刷する印刷カートリッジの平面図である。
【図14】上流ノズル及びオンボード・インク・リザー
バを備えた背圧調整器の代替実施例を示す図である。
バを備えた背圧調整器の代替実施例を示す図である。
【図15】上流ノズルを備えたインク・リザーバに取り
付けられた逆止め弁を示す図である。
付けられた逆止め弁を示す図である。
【図16】本発明を取り入れたプリンタによって得られ
る印刷サンプルを示す図である。
る印刷サンプルを示す図である。
20 背圧調整器 22 ダイヤフラム 24 上部ケース 26 底部ケース 28 インク・リザーバ・ホース 30 ダイヤフラム・カバー 32 ダイヤフラム・ピストン 34 弁座 36 バネ 38 レバー 40 ヒンジ 43 レバー・スタンド・オフ 46 インク・ジェット・プリントヘッド 48 ノズル・プレート 54 ノズル 55 ボア 57 シール 58 弁座移動アーム 60 ダイヤフラム移動アーム 80 圧力調整器 82 バネ 84 弁棒 86 通気孔 88 上流ノズル 90 ダイヤフラム/ベース 92 インク・ブラダー 96 印刷カートリッジ 98 インク・ジェット・プリントヘッド 100 インク・ブラダー 102 逆止め弁 104 オフボード・インク・リザーバ 106 バネ 108 バッグ 110 ホース 110 インク・リザーバ 112 プリントヘッド・アセンブリ 114 インク導管 116 印刷媒体 118 バッグ 119 ピストン 120 コイル・バネ 120 ダイヤフラム 121 固定取付具 123 導管部分 125 導管部分 132 機械的結合部分 136 キャリッジ 137 ガイド・レール 138 駆動モータ 140 プーリ 140 ベローズ・ダイヤフラム 141 駆動ベルト 143 用紙送りローラ 160 印刷カートリッジ 162 圧力調整器 164 インク・ジェット・プリントヘッド 166 ダイヤフラム 170 印刷カートリッジ
Claims (1)
- 【請求項1】 インクを貯えるためのリザーバ110
と、リザーバ110からインクを受け取って、プリント
ヘッド46に送るための背圧調整器20と、リザーバ1
10と圧力調整器20の間に接続されて、インクを圧力
調整器20に送るためのインク導管114を備えた、プ
リントヘッド46にインクを供給するための装置におい
て、リザーバ110が大気圧を超える圧力になること
と、圧力調整器20が約0〜約−7水柱インチの圧力で
インクをプリントヘッド46に送ることから構成される
ことを特徴とするインク供給装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US409-255 | 1995-03-23 | ||
US08/409,255 US5650811A (en) | 1993-05-21 | 1995-03-23 | Apparatus for providing ink to a printhead |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0911488A true JPH0911488A (ja) | 1997-01-14 |
JP3595407B2 JP3595407B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=23619726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6470196A Expired - Fee Related JP3595407B2 (ja) | 1995-03-23 | 1996-03-21 | プリントヘッドに対するインク供給装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5650811A (ja) |
EP (1) | EP0733481B1 (ja) |
JP (1) | JP3595407B2 (ja) |
DE (1) | DE69618052T2 (ja) |
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US7992981B2 (en) | 2007-12-11 | 2011-08-09 | Seiko Epson Corporation | Liquid supply device and liquid ejecting apparatus |
JP2011224880A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Seiko Epson Corp | 流体噴射装置 |
JP2011230513A (ja) * | 2004-03-24 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | アタッチメントシステム |
US8147044B2 (en) | 2007-12-11 | 2012-04-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid supply device, liquid ejecting apparatus, and liquid supply method |
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